1 Zakład Maszyn Elektrycznych i Inżynierii Elektrycznej w Transporcie INSTYTUT ELEKTROTECHNIKI I INFORMATYKI POLITECHNIKIŚLĄSKIEJ NOWE ŻYCIE PRACUJĄCYCH POLSKICH TURBOGENERATORÓW dr hab. inż. Roman Krok

2 Zakład Maszyn Elektrycznych i Inżynierii Elektrycznej w Transporcie INSTYTUT ELEKTROTECHNIKI I INFORMATYKI POLITECHNIKIŚLĄSKIEJ Roman Krok: „Nowe życie pracujących polskich turbogeneratorów” POWOŁANIE ZESPOŁU BADAWCZEGO NA POLITECHNICE ŚLĄSKIEJ KONTYNUUJĄCEGO PRACE PROFESORA WŁADYSŁAWA LATKA W 1991 roku dyrektor Instytutu Maszyn i Urządzeń Elektrycznych Politechniki Śląskiej profesor Władysław Paszek utworzył zespół prowadzący badania naukowe nad doskonaleniem konstrukcji turbogeneratorów. Elektrownie zwróciły się do zakładów wykonujących konieczne remonty pracujących przez wiele lat bloków energetycznych z propozycją kompleksowej modernizacji w celu: zwiększenia mocy wytwórczych, poprawy efektywności wytwarzania energii elektrycznej oraz niezawodności i bezpieczeństwa pracy, zwiększenia żywotności oraz dostosowania do pracy ze zmiennym obciążeniem.

3 Zakład Maszyn Elektrycznych i Inżynierii Elektrycznej w Transporcie INSTYTUT ELEKTROTECHNIKI I INFORMATYKI POLITECHNIKIŚLĄSKIEJ MODERNIZACJE BLOKÓW ENERGETYCZNYCH W ELEKTROWNIACH SPOSOBEM NA WZROST MOCY WYTWÓRCZYCH Znaczna część energii elektrycznej w systemie jest wytwarzana przez turbogeneratory pracujące w elektrowniach zawodowych. Rewitalizacja starych bloków energetycznych w elektrowniach stanowi bardzo ważny sposób zwiększenia mocy wytwórczych w systemie nie tylko w Polsce, ale również w Unii Europejskiej oraz w wielu krajach na świecie. Metoda ta nie wymaga budowy nowych elektrowni. Roman Krok: „Nowe życie pracujących polskich turbogeneratorów”

4 Zakład Maszyn Elektrycznych i Inżynierii Elektrycznej w Transporcie INSTYTUT ELEKTROTECHNIKI I INFORMATYKI POLITECHNIKIŚLĄSKIEJ WZROST MOCY TURBOGENERATORÓW W WYNIKU MODERNIZACJI SPOSOBEM NA OBNIŻENIE KOSZTÓW WYTWARZANIA ENERGII ELEKTRYCZNEJ Koszty stałe związane z eksploatacją są praktycznie takie same dla turbogeneratora fabrycznego oraz zmodernizowanego z podwyższoną mocą. Zwiększenie mocy turbogeneratora poprzez modernizację jest sposobem na obniżenie kosztów produkcji energii elektrycznej. Należy zwrócić uwagę na fakt, że wdrożone projekty modernizacji umożliwiły podwyższenie mocy turbogeneratorów w nawet o ponad 20%. Roman Krok: „Nowe życie pracujących polskich turbogeneratorów”

5 Zakład Maszyn Elektrycznych i Inżynierii Elektrycznej w Transporcie INSTYTUT ELEKTROTECHNIKI I INFORMATYKI POLITECHNIKIŚLĄSKIEJ WZROST EFEKTYWNOŚCI WYTWARZANIA ENERGII ELEKTRYCZNEJ W WYNIKU MODERNIZACJI TURBOGENERATORÓW Roman Krok: „Nowe życie pracujących polskich turbogeneratorów” Zastosowanie innowacyjnych rozwiązań konstrukcyjnych oraz nowych materiałów umożliwia zmniejszenie strat mocy w elementach aktywnych turbogeneratorów. Modernizacje turbogeneratorów są zatem również sposobem na zwiększenie sprawności energetycznej turbogeneratorów.

6 Zakład Maszyn Elektrycznych i Inżynierii Elektrycznej w Transporcie INSTYTUT ELEKTROTECHNIKI I INFORMATYKI POLITECHNIKIŚLĄSKIEJ POPRAWA NIEZAWODNOŚĆI I BEZPIECZEŃSTWA PRACY ORAZ WYDŁUŻENIE ŻYWOTNOŚCI TURBOGENERATORA NA SKUTEK MODERNIZACJI 1.Wykonanie układu izolacyjnego uzwojeń w klasie F przy jednoczesnym utrzymaniu temperatury elementów aktywnych turbogeneratorapo zwiększeniu mocyna poziomie dopuszczalnym dla klasy B (poprzez udoskonalenie systemu chłodzenia). 1.Wykonanie układu izolacyjnego uzwojeń w klasie F przy jednoczesnym utrzymaniu temperatury elementów aktywnych turbogeneratora po zwiększeniu mocy na poziomie dopuszczalnym dla klasy B (poprzez udoskonalenie systemu chłodzenia). 2.Opracowanie nowej konstrukcji elementów turbogeneratora ulegających częstym uszkodzeniom. 3.Wprowadzenie zmian umożliwiających przejście z chłodzenia wodorem na chłodzenie powietrzem przy zachowanej mocy oraz współczynniku mocy turbogeneratora. Roman Krok: „Nowe życie pracujących polskich turbogeneratorów”

7 Zakład Maszyn Elektrycznych i Inżynierii Elektrycznej w Transporcie INSTYTUT ELEKTROTECHNIKI I INFORMATYKI POLITECHNIKIŚLĄSKIEJ DOSTOSOWANIE BUDOWY TURBOGENERATORA DO PRACY ZE ZMIENNYM OBCIĄŻENIEM Roman Krok: „Nowe życie pracujących polskich turbogeneratorów” Obecnie turbogeneratory w elektrowniach często pracują przy dużych zmianach obciążenia. Ten reżim pracy powoduje powstawanie wielu powtarzających się uszkodzeń niektórych elementów np. czół uzwojenia wzbudzenia. Przy modernizacjach opracowuje się, a następnie wdraża różne innowacyjne rozwiązania zapewniające bezawaryjną pracę turbogeneratorów ze zmiennym obciążeniem.

8 Zakład Maszyn Elektrycznych i Inżynierii Elektrycznej w Transporcie INSTYTUT ELEKTROTECHNIKI I INFORMATYKI POLITECHNIKIŚLĄSKIEJ DOSKONALENIE KONSTRUKCJI TURBOGENERATORÓW 1.Wprowadzenie nowych wydajniejszych układów chłodzenia. 6.Wykonanie rdzenia stojana z blach o zmniejszonej stratności. 3.Zmiana konstrukcji oraz systemu wentylacji uzwojenia wzbudzenia. 4.Zastosowanie nowych prętów uzwojenia stojana o obniżonych stratach. 5.Zastąpienie układów izolacyjnych wykonanych w klasie B układami klasy F. 2.Opracowanie nowych wentylatorów wirnika o zwiększonej wydajności. 8.Budowa chłodnic gazu z nowych rurek o zwiększonym współczynniku wnikania ciepła. 7.Modernizacja elementów skrajnych stojana. Roman Krok: „Nowe życie pracujących polskich turbogeneratorów”

9 Zakład Maszyn Elektrycznych i Inżynierii Elektrycznej w Transporcie INSTYTUT ELEKTROTECHNIKI I INFORMATYKI POLITECHNIKIŚLĄSKIEJ NARZĘDZIA STOSOWANE PRZY PROJEKTOWANIU TURBOGENERATORÓW 1.Autorskie programy komputerowe do obliczeń cieplnych wykonane na podstawie opracowanej nowej metody zmodyfikowanych sieci cieplnych (Roman Krok: Sieci cieplne w modelowaniu pola temperatury w maszynach elektrycznych prądu przemiennego. Monografia habilitacyjna, Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, Gliwice 2010). Roman Krok: „Nowe życie pracujących polskich turbogeneratorów” Metoda zmodyfikowanych sieci cieplnych bazuje na podziale różnicowym obszaru turbogeneratora, w którym wyznaczane jest pole temperatury. Opracowany nowy schemat cieplny dla strugi medium chłodzącego odwzorowuje zjawisko nagrzewania na skutek wnikania ciepła z powierzchni kanału chłodzącego oraz unoszenia ciepła. Utworzone sieci cieplne (zawierające nawet do kilkunastu tysięcy węzłów) odwzorowują rozkłady temperatury zarówno w elementach, jak i w strugach medium chłodzącego.

10 Zakład Maszyn Elektrycznych i Inżynierii Elektrycznej w Transporcie INSTYTUT ELEKTROTECHNIKI I INFORMATYKI POLITECHNIKIŚLĄSKIEJ 2.Modele do obliczeń elektromagnetycznych (2D – wyznaczanie parametrów elektromagnetycznych oraz charakterystyk ruchowych turbogeneratorów). Roman Krok: „Nowe życie pracujących polskich turbogeneratorów” NARZĘDZIA STOSOWANE PRZY PROJEKTOWANIU TURBOGENERATORÓW

11 Zakład Maszyn Elektrycznych i Inżynierii Elektrycznej w Transporcie INSTYTUT ELEKTROTECHNIKI I INFORMATYKI POLITECHNIKIŚLĄSKIEJ 2.Modele do obliczeń pola elektromagnetycznego bazujące na metodzie elementów skończonych (3D – obliczenia strefy skrajnej stojana turbogeneratora). Roman Krok: „Nowe życie pracujących polskich turbogeneratorów” NARZĘDZIA STOSOWANE PRZY PROJEKTOWANIU TURBOGENERATORÓW

12 Zakład Maszyn Elektrycznych i Inżynierii Elektrycznej w Transporcie INSTYTUT ELEKTROTECHNIKI I INFORMATYKI POLITECHNIKIŚLĄSKIEJ 3.Modele do obliczeń naprężeń mechanicznych sporządzone na bazie metody elementów skończonych. 4.Modele symulacyjne do badań układów wentylacji. 5.Badania modelowe wykonywane w tunelu aerodynamicznym oraz na stacji prób. Roman Krok: „Nowe życie pracujących polskich turbogeneratorów” NARZĘDZIA STOSOWANE PRZY PROJEKTOWANIU TURBOGENERATORÓW

13 Zakład Maszyn Elektrycznych i Inżynierii Elektrycznej w Transporcie INSTYTUT ELEKTROTECHNIKI I INFORMATYKI POLITECHNIKIŚLĄSKIEJ MODERNIZACJA TURBOGENERATORA TWW-200-2(2A) W CELU POWYŻSZENIA MOCY DO 240 MW (247 MW, 285 MW) W wyniku wprowadzenia zmian konstrukcyjnych uzyskano założony w projekcie wzrost mocy turbogeneratora z 200 do 240 MW, czyli aż o 20%, przy jednoczesnym zachowaniu znamionowego współczynnika mocy. Wykonane pomiary zmodernizowanego turbogeneratora wykazały możliwość podwyższenia mocy nawet do 247 MW. Dodatkowo wprowadzone zmiany konstrukcyjne poprawiły niezawodność pracy turbogeneratora oraz wydłużyły jego żywotność. Roman Krok: „Nowe życie pracujących polskich turbogeneratorów”

14 Zakład Maszyn Elektrycznych i Inżynierii Elektrycznej w Transporcie INSTYTUT ELEKTROTECHNIKI I INFORMATYKI POLITECHNIKIŚLĄSKIEJ Nowy osiowy system chłodzenia uzwojenia wzbudzenia turbogeneratora MODERNIZACJA TURBOGENERATORA TWW-200-2(2A) W CELU POWYŻSZENIA MOCY DO 240 MW Roman Krok: „Nowe życie pracujących polskich turbogeneratorów”

15 Zakład Maszyn Elektrycznych i Inżynierii Elektrycznej w Transporcie INSTYTUT ELEKTROTECHNIKI I INFORMATYKI POLITECHNIKIŚLĄSKIEJ MODERNIZACJA TURBOGENERATORA TWW-200-2(2A) W CELU POWYŻSZENIA MOCY DO 240 MW Nowy osiowy system chłodzenia uzwojenia wzbudzenia turbogeneratora Roman Krok: „Nowe życie pracujących polskich turbogeneratorów”

16 Zakład Maszyn Elektrycznych i Inżynierii Elektrycznej w Transporcie INSTYTUT ELEKTROTECHNIKI I INFORMATYKI POLITECHNIKIŚLĄSKIEJ Rozwinięcie palisad łopatek nowego wentylatora MODERNIZACJA TURBOGENERATORA TWW-200-2(2A) W CELU POWYŻSZENIA MOCY DO 240 MW Roman Krok: „Nowe życie pracujących polskich turbogeneratorów” Nowy wentylator osadzony na wale wirnika

17 Zakład Maszyn Elektrycznych i Inżynierii Elektrycznej w Transporcie INSTYTUT ELEKTROTECHNIKI I INFORMATYKI POLITECHNIKIŚLĄSKIEJ Kolejne wersje prętów uzwojenia stojana turbogeneratora rozwiązanie fabryczne P=200 MW modernizacja 1 P=230 MW modernizacja 2 P=240 MW MODERNIZACJA TURBOGENERATORA TWW-200-2(2A) W CELU POWYŻSZENIA MOCY DO 240 MW Roman Krok: „Nowe życie pracujących polskich turbogeneratorów”

18 Zakład Maszyn Elektrycznych i Inżynierii Elektrycznej w Transporcie INSTYTUT ELEKTROTECHNIKI I INFORMATYKI POLITECHNIKIŚLĄSKIEJ Zmodyfikowana sieć cieplna dla nowego uzwojenia wzbudzenia turbogeneratora MODERNIZACJA TURBOGENERATORA TWW-200-2(2A) W CELU POWYŻSZENIA MOCY DO 240 MW Roman Krok: „Nowe życie pracujących polskich turbogeneratorów”

19 Zakład Maszyn Elektrycznych i Inżynierii Elektrycznej w Transporcie INSTYTUT ELEKTROTECHNIKI I INFORMATYKI POLITECHNIKIŚLĄSKIEJ Zmodyfikowana sieć cieplna dla nowego uzwojenia stojana turbogeneratora MODERNIZACJA TURBOGENERATORA TWW-200-2(2A) W CELU POWYŻSZENIA MOCY DO 240 MW Roman Krok: „Nowe życie pracujących polskich turbogeneratorów”

20 Zakład Maszyn Elektrycznych i Inżynierii Elektrycznej w Transporcie INSTYTUT ELEKTROTECHNIKI I INFORMATYKI POLITECHNIKIŚLĄSKIEJ Rozkład przyrostu temperatury w zewnętrznej cewce uzwojenia wzbudzenia zmodernizowanego turbogeneratora przy P=255 MW oraz cos  n =0,85 ind. MODERNIZACJA TURBOGENERATORA TWW-200-2(2A) W CELU POWYŻSZENIA MOCY DO 240 MW Roman Krok: „Nowe życie pracujących polskich turbogeneratorów”

21 Zakład Maszyn Elektrycznych i Inżynierii Elektrycznej w Transporcie INSTYTUT ELEKTROTECHNIKI I INFORMATYKI POLITECHNIKIŚLĄSKIEJ Porównanie obliczonych i dopuszczalnych przyrostów temperatury elementów zmodernizowanego turbogeneratora przy obciążeniu mocą 240 MW MODERNIZACJA TURBOGENERATORA TWW-200-2(2A) W CELU POWYŻSZENIA MOCY DO 240 MW Roman Krok: „Nowe życie pracujących polskich turbogeneratorów”

22 Zakład Maszyn Elektrycznych i Inżynierii Elektrycznej w Transporcie INSTYTUT ELEKTROTECHNIKI I INFORMATYKI POLITECHNIKIŚLĄSKIEJ Zwiększenie mocy turbogeneratora o 10% przy jednoczesnym zapewnieniu możliwości eksploatacji przy podwyższonej temperaturze mediów chłodzących w elektrowni w Atenach. 1. Zwiększenie mocy turbogeneratora o 10% przy jednoczesnym zapewnieniu możliwości eksploatacji przy podwyższonej temperaturze mediów chłodzących w elektrowni w Atenach. Wydłużenie żywotności układu izolacyjnego poprzez zastosowanie materiałów elektroizolacyjnych klasy F przy jednoczesnym zachowaniu przyrostów temperatury elementów aktywnych turbogeneratora dla klasy B. 2. Wydłużenie żywotności układu izolacyjnego poprzez zastosowanie materiałów elektroizolacyjnych klasy F przy jednoczesnym zachowaniu przyrostów temperatury elementów aktywnych turbogeneratora dla klasy B. MODERNIZACJA TURBOGENERATORA TWW-320-2Y3 W CELU ZWIĘKSZENIA MOCY O 10% PRZY PODWYŻSZONEJ TEMPERATURZE MEDIÓW CHŁODZĄCYCH Roman Krok: „Nowe życie pracujących polskich turbogeneratorów”

23 Zakład Maszyn Elektrycznych i Inżynierii Elektrycznej w Transporcie INSTYTUT ELEKTROTECHNIKI I INFORMATYKI POLITECHNIKIŚLĄSKIEJ Sieć kanałów chłodzących w uzwojeniu wzbudzenia turbogeneratora oraz przekrój poprzeczny żłobka wirnika - patent na wynalazek - Roman Krok: „Nowe życie pracujących polskich turbogeneratorów” MODERNIZACJA TURBOGENERATORA TWW-320-2Y3 W CELU ZWIĘKSZENIA MOCY O 10% PRZY PODWYŻSZONEJ TEMPERATURZE MEDIÓW CHŁODZĄCYCH

24 Zakład Maszyn Elektrycznych i Inżynierii Elektrycznej w Transporcie INSTYTUT ELEKTROTECHNIKI I INFORMATYKI POLITECHNIKIŚLĄSKIEJ Wirnik zmodernizowanego turbogeneratora TWW-320-2Y3 z nowymi wentylatorami o zwiększonej wydajności Roman Krok: „Nowe życie pracujących polskich turbogeneratorów” MODERNIZACJA TURBOGENERATORA TWW-320-2Y3 W CELU ZWIĘKSZENIA MOCY O 10% PRZY PODWYŻSZONEJ TEMPERATURZE MEDIÓW CHŁODZĄCYCH

25 Zakład Maszyn Elektrycznych i Inżynierii Elektrycznej w Transporcie INSTYTUT ELEKTROTECHNIKI I INFORMATYKI POLITECHNIKIŚLĄSKIEJ Punkty pracy wentylatora wirnika oryginalnego oraz zmodernizowanego Roman Krok: „Nowe życie pracujących polskich turbogeneratorów” MODERNIZACJA TURBOGENERATORA TWW-320-2Y3 W CELU ZWIĘKSZENIA MOCY O 10% PRZY PODWYŻSZONEJ TEMPERATURZE MEDIÓW CHŁODZĄCYCH

26 Zakład Maszyn Elektrycznych i Inżynierii Elektrycznej w Transporcie INSTYTUT ELEKTROTECHNIKI I INFORMATYKI POLITECHNIKIŚLĄSKIEJ Porównanie parametrów wentylatora wirnika oryginalnego i zmodernizowanego Roman Krok: „Nowe życie pracujących polskich turbogeneratorów” MODERNIZACJA TURBOGENERATORA TWW-320-2Y3 W CELU ZWIĘKSZENIA MOCY O 10% PRZY PODWYŻSZONEJ TEMPERATURZE MEDIÓW CHŁODZĄCYCH

27 Zakład Maszyn Elektrycznych i Inżynierii Elektrycznej w Transporcie INSTYTUT ELEKTROTECHNIKI I INFORMATYKI POLITECHNIKIŚLĄSKIEJ Przekrój pręta uzwojenia stojana fabrycznego oraz po modernizacji Roman Krok: „Nowe życie pracujących polskich turbogeneratorów” MODERNIZACJA TURBOGENERATORA TWW-320-2Y3 W CELU ZWIĘKSZENIA MOCY O 10% PRZY PODWYŻSZONEJ TEMPERATURZE MEDIÓW CHŁODZĄCYCH

28 Zakład Maszyn Elektrycznych i Inżynierii Elektrycznej w Transporcie INSTYTUT ELEKTROTECHNIKI I INFORMATYKI POLITECHNIKIŚLĄSKIEJ WIRNIK Z NOWYM UZWOJENIEM WZBUDZENIA UMOŻLIWIAJĄCY PODWYŻSZENIE MOCY TURBOGENERATORA TWW-500-2DO 560 MW WIRNIK Z NOWYM UZWOJENIEM WZBUDZENIA UMOŻLIWIAJĄCY PODWYŻSZENIE MOCY TURBOGENERATORA TWW-500-2 DO 560 MW Roman Krok: „Nowe życie pracujących polskich turbogeneratorów”

29 Zakład Maszyn Elektrycznych i Inżynierii Elektrycznej w Transporcie INSTYTUT ELEKTROTECHNIKI I INFORMATYKI POLITECHNIKIŚLĄSKIEJ W turbogeneratorze TGW-63 w wersji fabrycznej uzwojenie stojana jest chłodzone bezpośrednio destylatem, zaś uzwojenie wzbudzenia i rdzeń stojana są chłodzone bezpośrednio wodorem. Występujące w tym turbogeneratorze bardzo częste nieszczelności w układzie destylatu powodowały znaczne straty związane z jego awaryjnym odstawianiem oraz remontami. Podstawowym celem modernizacji było wyeliminowanie wodnego chłodzenia uzwojenia stojana i zastąpienie go chłodzeniem pośrednim wodorowym przy zachowaniu znamionowej mocy turbogeneratora Podstawowym celem modernizacji było wyeliminowanie wodnego chłodzenia uzwojenia stojana i zastąpienie go chłodzeniem pośrednim wodorowym przy zachowaniu znamionowej mocy turbogeneratora. MODERNIZACJA TURBOGENERATORA TGW-63 W CELU LIKWIDACJI WODNEGO UKŁADU CHŁODZENIA UZWOJENIA STOJANA Roman Krok: „Nowe życie pracujących polskich turbogeneratorów”

30 Zakład Maszyn Elektrycznych i Inżynierii Elektrycznej w Transporcie INSTYTUT ELEKTROTECHNIKI I INFORMATYKI POLITECHNIKIŚLĄSKIEJ 1.Wykonanie uzwojenia stojana z nowych prętów o budowie dostosowanej do pośredniego wodorowego systemu chłodzenia. 3.Zmiana rozpływu wodoru w kadłubie i w rdzeniu stojana połączona z wymianą wentylatorów wirnika na nowe o zwiększonej wydajności. 4.Wprowadzenie nowych dyfuzorów dostosowanych do współpracy z nowymi wentylatorami. 5.Zbudowanie nowej chłodnicy wodoru z rurek o zwiększonym współczynniku wnikania ciepła w celu podwyższenia mocy. 2.Budowa nowego rdzenia stojana o powiększonych wymiarach żłobków. Roman Krok: „Nowe życie pracujących polskich turbogeneratorów” MODERNIZACJA TURBOGENERATORA TGW-63 W CELU LIKWIDACJI WODNEGO UKŁADU CHŁODZENIA UZWOJENIA STOJANA

31 Zakład Maszyn Elektrycznych i Inżynierii Elektrycznej w Transporcie INSTYTUT ELEKTROTECHNIKI I INFORMATYKI POLITECHNIKIŚLĄSKIEJ Przekrój pręta uzwojenia stojana fabrycznego i zmodernizowanego Roman Krok: „Nowe życie pracujących polskich turbogeneratorów” MODERNIZACJA TURBOGENERATORA TGW-63 W CELU LIKWIDACJI WODNEGO UKŁADU CHŁODZENIA UZWOJENIA STOJANA

32 Zakład Maszyn Elektrycznych i Inżynierii Elektrycznej w Transporcie INSTYTUT ELEKTROTECHNIKI I INFORMATYKI POLITECHNIKIŚLĄSKIEJ Nowy rdzeń stojana turbogeneratora TGW-63 ze żłobkami o powiększonym przekroju Roman Krok: „Nowe życie pracujących polskich turbogeneratorów” MODERNIZACJA TURBOGENERATORA TGW-63 W CELU LIKWIDACJI WODNEGO UKŁADU CHŁODZENIA UZWOJENIA STOJANA

33 Zakład Maszyn Elektrycznych i Inżynierii Elektrycznej w Transporcie INSTYTUT ELEKTROTECHNIKI I INFORMATYKI POLITECHNIKIŚLĄSKIEJ Rozkład temperatury na powierzchni kadłuba turbogeneratora przed modernizacją obciążonego mocą 50 MW uzyskany z kamery termowizyjnej Roman Krok: „Nowe życie pracujących polskich turbogeneratorów” MODERNIZACJA TURBOGENERATORA TGW-63 W CELU LIKWIDACJI WODNEGO UKŁADU CHŁODZENIA UZWOJENIA STOJANA

34 Zakład Maszyn Elektrycznych i Inżynierii Elektrycznej w Transporcie INSTYTUT ELEKTROTECHNIKI I INFORMATYKI POLITECHNIKIŚLĄSKIEJ Rozkład temperatury na powierzchni kadłuba turbogeneratora po modernizacji obciążonego mocą 53,5 MW uzyskany z kamery termowizyjnej Roman Krok: „Nowe życie pracujących polskich turbogeneratorów” MODERNIZACJA TURBOGENERATORA TGW-63 W CELU LIKWIDACJI WODNEGO UKŁADU CHŁODZENIA UZWOJENIA STOJANA

35 Zakład Maszyn Elektrycznych i Inżynierii Elektrycznej w Transporcie INSTYTUT ELEKTROTECHNIKI I INFORMATYKI POLITECHNIKIŚLĄSKIEJ Punkty pracy wentylatora oryginalnego oraz zmodernizowanego przy zamontowanych kryzach dławiących oraz po ich usunięciu Roman Krok: „Nowe życie pracujących polskich turbogeneratorów” MODERNIZACJA TURBOGENERATORA TGW-63 W CELU LIKWIDACJI WODNEGO UKŁADU CHŁODZENIA UZWOJENIA STOJANA

36 Zakład Maszyn Elektrycznych i Inżynierii Elektrycznej w Transporcie INSTYTUT ELEKTROTECHNIKI I INFORMATYKI POLITECHNIKIŚLĄSKIEJ Parametry wentylatora wirnika i chłodnicy wodoru turbogeneratora TGHW-63 w wersji fabrycznej oraz po modernizacji w wersji fabrycznej oraz po modernizacji Roman Krok: „Nowe życie pracujących polskich turbogeneratorów” MODERNIZACJA TURBOGENERATORA TGW-63 W CELU LIKWIDACJI WODNEGO UKŁADU CHŁODZENIA UZWOJENIA STOJANA

37 Zakład Maszyn Elektrycznych i Inżynierii Elektrycznej w Transporcie INSTYTUT ELEKTROTECHNIKI I INFORMATYKI POLITECHNIKIŚLĄSKIEJ 1. Z przeprowadzonych pomiarów cieplnych wynika, że przy temperaturze zimnego wodoru 40  C i znamionowym ciśnieniu wodoru obciążenie turbogeneratora znamionową mocą czynną przy znamionowym współczynniku mocy jest możliwe bez przekroczenia dopuszczalnych przyrostów temperatury elementów aktywnych. 2.Badania termowizyjne wykazały, że po modernizacji turbogeneratora rozkład temperatury na powierzchni korpusu stojana jest praktycznie równomierny, co świadczy o prawidłowej dystrybucji wodoru w kanałach wentylacyjnych stojana. Roman Krok: „Nowe życie pracujących polskich turbogeneratorów” MODERNIZACJA TURBOGENERATORA TGW-63 W CELU LIKWIDACJI WODNEGO UKŁADU CHŁODZENIA UZWOJENIA STOJANA

38 Zakład Maszyn Elektrycznych i Inżynierii Elektrycznej w Transporcie INSTYTUT ELEKTROTECHNIKI I INFORMATYKI POLITECHNIKIŚLĄSKIEJ Przy przeglądach okresowych wirników wielu typów turbogeneratorów często stwierdza się rozległe uszkodzenia czół uzwojenia wzbudzenia. Dotyczy to w szczególności tych turbogeneratorów, które pracowały przy dużych zmianach obciążenia oraz licznych odstawieniach i załączeniach do sieci. Przy sporządzaniu projektów modernizacji turbogeneratorów w celu poprawy niezawodności pracy oraz wzrostu mocy poszukuje się nowych rozwiązań czół uzwojenia wzbudzenia zapobiegających ich uszkodzeniom. MODERNIZACJA TURBOGENERATORA GTHW-360 W CELU WYELIMINOWANIA POWTARZAJĄCYCH SIĘ USZKODZEŃ UZWOJENIA WZBUDZENIA Roman Krok: „Nowe życie pracujących polskich turbogeneratorów”

39 Zakład Maszyn Elektrycznych i Inżynierii Elektrycznej w Transporcie INSTYTUT ELEKTROTECHNIKI I INFORMATYKI POLITECHNIKIŚLĄSKIEJ Deformacje czół uzwojenia wzbudzenia (P n =362 MW) Nadtopienia przewodów w czołach uzwojenia wzbudzenia (P n =362 MW) 1. faza uszkodzeń 2. faza uszkodzeń MODERNIZACJA TURBOGENERATORA GTHW-360 W CELU WYELIMINOWANIA POWTARZAJĄCYCH SIĘ USZKODZEŃ UZWOJENIA WZBUDZENIA Roman Krok: „Nowe życie pracujących polskich turbogeneratorów”

40 Zakład Maszyn Elektrycznych i Inżynierii Elektrycznej w Transporcie INSTYTUT ELEKTROTECHNIKI I INFORMATYKI POLITECHNIKIŚLĄSKIEJ Przekrój poprzeczny przewodu w części czołowej uzwojenia wzbudzenia turbogeneratora GTHW ‑ 360 w wersji fabrycznej Cienkie i długie ścianki kanałów wentylacyjnych Zbyt duży współczynnik tarcia MODERNIZACJA TURBOGENERATORA GTHW-360 W CELU WYELIMINOWANIA POWTARZAJĄCYCH SIĘ USZKODZEŃ UZWOJENIA WZBUDZENIA Roman Krok: „Nowe życie pracujących polskich turbogeneratorów”

41 Zakład Maszyn Elektrycznych i Inżynierii Elektrycznej w Transporcie INSTYTUT ELEKTROTECHNIKI I INFORMATYKI POLITECHNIKIŚLĄSKIEJ Przekrój poprzeczny nowego przewodu w części czołowej uzwojenia wzbudzenia zmodernizowanego turbogeneratora GTHW ‑ 360 (Patent nr 218474) 1 Dodatkowy eliptyczny kanał wentylacyjny 2 Pogrubienie ścianek kanałów wentylacyjnych Zmniejszenie współczynnika tarcia 3 MODERNIZACJA TURBOGENERATORA GTHW-360 W CELU WYELIMINOWANIA POWTARZAJĄCYCH SIĘ USZKODZEŃ UZWOJENIA WZBUDZENIA Roman Krok: „Nowe życie pracujących polskich turbogeneratorów”

42 Zakład Maszyn Elektrycznych i Inżynierii Elektrycznej w Transporcie INSTYTUT ELEKTROTECHNIKI I INFORMATYKI POLITECHNIKIŚLĄSKIEJ Sieć cieplna dla czół uzwojenia wzbudzenia generatora GTHW-360 MODERNIZACJA TURBOGENERATORA GTHW-360 W CELU WYELIMINOWANIA POWTARZAJĄCYCH SIĘ USZKODZEŃ UZWOJENIA WZBUDZENIA Roman Krok: „Nowe życie pracujących polskich turbogeneratorów”

43 Zakład Maszyn Elektrycznych i Inżynierii Elektrycznej w Transporcie INSTYTUT ELEKTROTECHNIKI I INFORMATYKI POLITECHNIKIŚLĄSKIEJ zwiększenie liczby przewodów w żłobkach o 1 zmniejszenie współczynnika tarcia zwiększenie powierzchni kanałów chłodzących zwiększenie sztywności przewodów wersja fabrycznawersja po modernizacji 1 2 3 4 MODERNIZACJA TURBOGENERATORA TGH-120 W CELU WYELIMINOWANIA POWTARZAJĄCYCH SIĘ USZKODZEŃ UZWOJENIA WZBUDZENIA Roman Krok: „Nowe życie pracujących polskich turbogeneratorów”

44 Zakład Maszyn Elektrycznych i Inżynierii Elektrycznej w Transporcie INSTYTUT ELEKTROTECHNIKI I INFORMATYKI POLITECHNIKIŚLĄSKIEJ Etapy produkcji zmodernizowanego wirnika turbogeneratora TGH ‑ 120 1 2 3 4 MODERNIZACJA TURBOGENERATORA TGH-120 W CELU WYELIMINOWANIA POWTARZAJĄCYCH SIĘ USZKODZEŃ UZWOJENIA WZBUDZENIA Roman Krok: „Nowe życie pracujących polskich turbogeneratorów”

45 Zakład Maszyn Elektrycznych i Inżynierii Elektrycznej w Transporcie INSTYTUT ELEKTROTECHNIKI I INFORMATYKI POLITECHNIKIŚLĄSKIEJ Widok zmodernizowanego wirnika po 5. latach eksploatacji turbogeneratora brak deformacji oraz śladów nadtopienia przewodów MODERNIZACJA TURBOGENERATORA TGH-120 W CELU WYELIMINOWANIA POWTARZAJĄCYCH SIĘ USZKODZEŃ UZWOJENIA WZBUDZENIA Roman Krok: „Nowe życie pracujących polskich turbogeneratorów”

46 Zakład Maszyn Elektrycznych i Inżynierii Elektrycznej w Transporcie INSTYTUT ELEKTROTECHNIKI I INFORMATYKI POLITECHNIKIŚLĄSKIEJ Widok czół uzwojenia wzbudzenia turbogeneratora TGH-120 wersja fabryczna (P n =120 MW) wersja po modernizacji (P n =130 MW) brak deformacji oraz śladów nadtopienia przewodów MODERNIZACJA TURBOGENERATORA TGH-120 W CELU WYELIMINOWANIA POWTARZAJĄCYCH SIĘ USZKODZEŃ UZWOJENIA WZBUDZENIA Roman Krok: „Nowe życie pracujących polskich turbogeneratorów”

47 Zakład Maszyn Elektrycznych i Inżynierii Elektrycznej w Transporcie INSTYTUT ELEKTROTECHNIKI I INFORMATYKI POLITECHNIKIŚLĄSKIEJ Chłodzenie pośrednie wodorem MODERNIZACJA TURBOGENERATORA TG-55 W CELU ZAMIANY CHŁODZENIA WODOROWEGO NA POWIETRZNE W CELU ZAMIANY CHŁODZENIA WODOROWEGO NA POWIETRZNE Chłodzenie bezpośrednie powietrzem Roman Krok: „Nowe życie pracujących polskich turbogeneratorów”

48 Zakład Maszyn Elektrycznych i Inżynierii Elektrycznej w Transporcie INSTYTUT ELEKTROTECHNIKI I INFORMATYKI POLITECHNIKIŚLĄSKIEJ Charakterystyka nagrzewania uzwojenia wzbudzenia turbogeneratora TG-55 w wersji fabrycznej oraz po modernizacji po zamianie wodoru na powietrze MODERNIZACJA TURBOGENERATORA TG-55 W CELU ZAMIANY CHŁODZENIA WODOROWEGO NA POWIETRZNE W CELU ZAMIANY CHŁODZENIA WODOROWEGO NA POWIETRZNE Roman Krok: „Nowe życie pracujących polskich turbogeneratorów”

49 Zakład Maszyn Elektrycznych i Inżynierii Elektrycznej w Transporcie INSTYTUT ELEKTROTECHNIKI I INFORMATYKI POLITECHNIKIŚLĄSKIEJ 1.Bośnia i Hercegowina 2.Bułgaria 3.Chiny 4.Finlandia 5.Grecja 6.Korea Południowa 7.Polska 8.Słowenia 9.Ukraina 10.Uzbekistan KRAJE W KTÓRYCH WYKONANO MODERNIZACJE TURBOGENERATORÓW Roman Krok: „Nowe życie pracujących polskich turbogeneratorów”

50 Zakład Maszyn Elektrycznych i Inżynierii Elektrycznej w Transporcie INSTYTUT ELEKTROTECHNIKI I INFORMATYKI POLITECHNIKIŚLĄSKIEJPODSUMOWANIE 1.Modernizacje starych bloków energetycznych w elektrowniach są bardzo ważnym sposobem wzrostu mocy wytwórczych w systemie elektroenergetycznym. Znaczenie tej metody jest dostrzegane nie tylko w Polsce, ale również w wielu krajach Unii Europejskiej oraz na świecie. 2.Wprowadzenie innowacyjnych rozwiązań w modernizowanych turbogeneratorach umożliwia nie tylko znaczne podwyższenie mocy, ale również: zwiększenie efektywności oraz obniżenie kosztów wytwarzania energii elektrycznej, poprawę niezawodności i bezpieczeństwa pracy, wydłużenie żywotności oraz dostosowanie do pracy przy zmiennym obciążeniu. Roman Krok: „Nowe życie pracujących polskich turbogeneratorów”

51 Zakład Maszyn Elektrycznych i Inżynierii Elektrycznej w Transporcie INSTYTUT ELEKTROTECHNIKI I INFORMATYKI POLITECHNIKIŚLĄSKIEJ PODSUMOWANIE 3.Przeprowadzenie rewitalizacji starych bloków energetycznych w polskich elektrowniach wymaga współpracy: koncernów elektroenergetycznych, zakładów wytwarzających i remontujących turbogeneratory oraz ośrodków naukowo-badawczych. Roman Krok: „Nowe życie pracujących polskich turbogeneratorów” 4.Wydaje się, że konieczne jest uznanie rewitalizacji starych bloków energetycznych w elektrowniach za jeden z priorytetowych celów strategii rozwoju polskiej elektroenergetyki.

52 Zakład Maszyn Elektrycznych i Inżynierii Elektrycznej w Transporcie INSTYTUT ELEKTROTECHNIKI I INFORMATYKI POLITECHNIKIŚLĄSKIEJ Dziękuję za uwagę!